JP-2026077113-A - 半嵌合検知構造

JP2026077113AJP 2026077113 AJP2026077113 AJP 2026077113AJP-2026077113-A

Abstract

【課題】燃料電池セルにおける電圧測定用コネクタについて、正しい嵌合状態を確保するための、半嵌合検知構造を提供する。【解決手段】抜け防止機構２は、コネクタ側に形成されたコネクタ側係合部２１と、コネクタ側係合部２１と係合可能なスタック側係合部２２と、を有し、検知手段３は、貫通口の内周面に露出する検知基板３１と、検知基板３１と電気的に接続され、外部機器が接続される接続端子３２と、コネクタに設けられ、検知基板３１と接触可能に構成された導通体Ｎと、を含み、嵌合状態は、コネクタの接続方向への摺動により、コネクタ側係合部２１とスタック側係合部２２とが係合せず、コネクタとスタックとが導通する半嵌合状態から、コネクタ側係合部２１とスタック側係合部２２とが係合しつつ、コネクタとスタックとが導通する全嵌合状態に遷移し、導通体Ｎは、全嵌合状態において、検知基板３１と接触する。【選択図】図２

Inventors

神田崇宏
菅田征二

Assignees

株式会社水素パワー

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20241025

Claims (8)

燃料電池に取付けられる嵌合補助部材と、前記燃料電池のスタックに嵌合されるコネクタの抜けを防止する抜け防止機構と、前記コネクタにおける前記スタックへの嵌合状態を検知する検知手段と、を備え、前記嵌合補助部材は、前記コネクタが挿通される貫通口が設けられた本体部を有し、前記抜け防止機構は、前記貫通口の内周面に設けられたスタック側係合部と、前記スタック側係合部に係合可能なコネクタ側係合部と、を有し、前記検知手段は、前記貫通口の内周面に露出する検知基板と、前記検知基板と電気的に接続され、外部機器が接続される接続端子と、前記コネクタに設けられ、前記検知基板と接触可能に構成された導通体と、を含み、前記嵌合状態は、前記コネクタの接続方向への摺動により、前記スタック側係合部とコネクタ側係合部とが係合せず、前記コネクタと前記スタックとが導通する半嵌合状態から、前記スタック側係合部とコネクタ側係合部とが係合しつつ、前記コネクタと前記スタックとが導通する全嵌合状態に遷移し、前記導通体は、前記全嵌合状態において、前記検知基板と接触する、半嵌合検知構造。
前記導通体は、前記コネクタに取付けられる支持部と、前記支持部から延設され、撓み変形可能な弾性接触片と、を含み、前記弾性接触片には、前記半嵌合状態から前記全嵌合状態に遷移するに伴い、前記貫通口の内周面に押圧されることで撓み変形の起点となる、押圧点が形成され、前記押圧点は、前記全嵌合状態において、前記検知基板と接触する、請求項１に記載の半嵌合検知構造。
前記弾性接触片は、前記支持部から延設され、基端から先端に向かうに伴って、前記コネクタから離間するように延びる第一構成体と、前記第一構成体から延設され、山なり形状に湾曲する第二構成体と、を含み、前記押圧点は、前記第二構成体の頂部に形成されている、請求項２に記載の半嵌合検知構造。
前記弾性接触片は、前記第二構成体から延設され、前記コネクタに向かって延びる第三構成体を含み、前記第三構成体には、前記コネクタのハウジングと接する支持点が形成され、前記支持点は、前記弾性接触片の撓み変形に伴い、前記ハウジングの表面を摺動可能に構成されている、請求項３に記載の半嵌合検知構造。
前記第三構成体は、その先端側が山なり形状に湾曲して形成され、前記支持点は、前記第三構成体の頂部に形成されている、請求項４に記載の半嵌合検知構造。
前記コネクタのハウジングには、前記接続方向に沿って延び、前記第三構成体の先端側を摺動支持する溝部が設けられている、請求項４又は５に記載の半嵌合検知構造。
前記溝部における前記弾性接触片の先端側端部には、摺動した前記第三構成体の先端側が突き当たる突き当て部が設けられている、請求項６に記載の半嵌合検知構造。
前記コネクタのハウジングには、前記押圧点の上方を覆う保護部が設けられている、請求項２に記載の半嵌合検知構造。

Description

本発明は、燃料電池セルにおける電圧測定用コネクタの半嵌合状態を検知するための構造に関する。近年、環境負荷低減への取組みが世界的に活発になっていることを背景に、燃料電池の優位性が注目されている。燃料電池は、水素と酸素さえあれば発電が可能であり、発電時に水しか排出しないことから、環境への負荷が少ない。また、燃料電池は、化学反応のみで発電するため騒音が発生しないこと、送電ロスが少ないこと、燃料の入手が容易であること等、多くのメリットが存在する。ところで、燃料電池は、セルと呼ばれる、単体で水素と酸素を反応させて発電を行うことができる略板状の構成体が複数枚積層されることで、全体が概略構成されている。そして、燃料電池の製造等において、各セルの発電状況に応じた条件制御を行う必要があることから、各セルの電圧をモニタするためのコネクタが用いられている。このコネクタに関して、特許文献１には、嵌合相手に間口部材を必要としないコネクタに関する発明が記載されている。このコネクタは、Ｕ字状に形成されているアームにより区画された嵌合間口と、相手部材との抜け止めを図るために、側方嵌合間口に臨むようにハウジングに設けられたロック部材と、を備えている。特許文献１に記載の発明は、上記のようにハウジングが側方嵌合間口を備えているため、相手機器に嵌合間口を設ける必要がなく、嵌合間口に付随する相手機器のコストを節減することを目的としている。特開２０２３－１７６９０１号公報本発明の実施形態に係る嵌合補助部材の構成を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る抜け防止機構及び検知手段を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る導通体を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造の構成を示す図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造を用いてコネクタを嵌合させる流れを説明するための全体斜視図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造を用いてコネクタを嵌合させる流れを説明するための拡大図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造を用いてコネクタを嵌合させる流れを説明するための拡大図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造を用いてコネクタを嵌合させる流れを説明するための拡大図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造の効果を説明するための側面図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造の変更例を示す図である。本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造の変更例を示す図である。以下、図１～図１１を用いて、本発明の実施形態に係る半嵌合検知構造について説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の一例であり、本発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、これらの図において、符号Ｘは、本実施形態に係る半嵌合検知構造を示し、符号Ａは、本実施形態に係る燃料電池を示し、符号Ｂは、本実施形態に係るコネクタを示している。ここで、以下、説明の便宜上、図１等におけるｘ軸方向を前後方向、ｙ軸方向を積層方向又は左右方向、ｚ軸方向を高さ方向と、それぞれ称することとする。また、ｘ軸方向において、矢印が示す方向を接続方向と称することとする。＜構成＞以下、図１～図４を用いて、半嵌合検知構造Ｘの構成について説明する。なお、燃料電池Ａにおける各セルの電圧測定に用いられるコネクタＢ（図３等参照）は、各セルＣを挟持するターミナル（図示せず）を収納する樹脂製のハウジングＢ１と、ハウジングＢ１の後面から延びる電線Ｂ２（図６等参照）と、を有している。図１に示すように、半嵌合検知構造Ｘは、燃料電池Ａに取付けられる嵌合補助部材１を備えている。なお、図１（ａ）は、前方側から見た嵌合補助部材１の斜視図を示し、図１（ｂ）は、後方側から見た嵌合補助部材１の斜視図を示している。嵌合補助部材１は、コネクタＢが挿通される貫通口ｈが設けられた本体部１１と、本体部１１の両端に設けられた取付部１２と、を有している。また、嵌合補助部材１は、燃料電池Ａに取付けることでスタックＳと接触するため、樹脂素材等の絶縁材料で形成されている。本体部１１は、積層方向に沿って延びる略板状体であり、貫通口ｈの上縁及び下縁から前方に向かって突設され、上縁及び下縁の略全長に亘って延びる、一対の壁部ｗ１、ｗ２が設けられている。なお、貫通口ｈは、積層方向に沿って延び、スタックＳの積層方向の幅と略同一の長さに構成された、略長方形の孔である。各取付部１２は、それぞれ板状体であり、後述する各エンドプレートＥに設けられた位置決めピンｔ１（図５参照）が挿通される位置決め孔Ｔ１と、エンドプレートＥに設けられた貫入孔ｔ２（図５参照）と連通する連通孔Ｔ２が設けられている。また、嵌合補助部材１は、貫通口ｈの内周面に設けられ、前後方向に沿って延びる複数のキー突起ｑと、貫通口ｈの内周面において、各キー突起ｑに対向して設けられ、前後方向に延びるレール部ｒと、を有している。キー突起ｑは、貫通口ｈの内周下面から壁部ｗ１の前端まで延びて設けられた、一対の突条ｊである。なお、各キー突起ｑは、ハウジングＢ１に設けられたキー溝ｐ（図示せず）に対応して嵌合することで、対応するレール部ｒと共に、コネクタＢの接続方向への安定した摺動を確保する。各レール部ｒは、貫通口ｈの内周上面から壁部ｗ２の前端まで延びて設けられ、正面視で下方に開口した略コ字状の構成体である。また、各レール部ｒは、各キー突起ｑに対応するように、積層方向に一定の間隔を空けて整列して設けられている。図２及び図３に示すように、半嵌合検知構造Ｘは、スタックＳに嵌合されるコネクタＢの抜けを防止する抜け防止機構２と、コネクタＢにおけるスタックＳへの嵌合状態を検知する検知手段３と、を備えている。なお、図２は、コネクタＢにおけるハウジングＢ１に設けられる、抜け防止機構２の構成及び検知手段３の構成の分解斜視図、図２（ｂ）は、貫通口ｈの内部を示す拡大斜視図である。また、図３は、後述する導通体Ｎを示す拡大斜視図である。抜け防止機構２は、コネクタ側係合部２１と、貫通口ｈの内周面に設けられ、コネクタ側係合部２１と係合可能なスタック側係合部２２と、コネクタ側係合部２１が形成され、後述する第二バネ部Ｗ２に取付けられる係合部形成体２３と、指掛け部２４と、を有している。コネクタ側係合部２１は、図２に示すように、後述する係合部形成体２３の上面に設けられた突起である。また、コネクタ側係合部２１には、接続方向に向かうに伴って、漸次下降していく傾斜面が設けられている。スタック側係合部２２は、図２（ｂ）に示すように、各レール部ｒの内周上面に形成された、貫通孔である。係合部形成体２３は、前後方向に延び、正面視で下方に開口する略コ字状を呈する構成体であり、後述する第二バネ部Ｗ２を覆って設けられる。指掛け部２４は、係合部形成体２３の後端に形成され、作業者の指を引掛けることで、第二バネ部Ｗ２を撓ませるための構成体である。検知手段３は、貫通口ｈの内周面に露出する検知基板３１と、検知基板３１と電気的に接続され、外部機器が接続される接続端子３２と、コネクタＢに設けられ、検知基板３１と接触可能に構成された導通体Ｎと、を有している。検知基板３１は、各レール部ｒの内周上面に、左右方向に間隔を空けて一対設けられている。接続端子３２は、貫通口ｈの上方に配置され、各検知基板３１からの検知信号を検知する検知コネクタ（図示）が挿入され、電気的に接続される端子である。なお、各検知コネクタには、さらに、作業者が検知信号の有無を視認可能なモニタ等の外部機器が接続される。導通体Ｎは、特に図３に示すように、コネクタＢに取付けられる支持部Ｗと、支持部Ｗから延設され、撓み変形可能な左右一対の細長状の弾性接触片Ｋと、を含んでいる。支持部Ｗは、接続方向に向かって湾曲した板バネによって構成されることで、互いに対向する第一バネ部Ｗ１及び第二バネ部Ｗ２と、これらを連結する略Ｕ字状の連結部Ｗ３と、を含んでいる。第一バネ部Ｗ１は、第一バネ部Ｗ１には、矢じり状に形成された第一矢じり部Ｗ１ａと、同様に矢じり状に形成された第二矢じり部Ｗ１ｂと、ランス状に形成されたランス部Ｗ１ｃと、を含む。第一矢じり部Ｗ１ａ及び第二矢じり部Ｗ１ｂは、左右方向に凸となるように形成されている。第二矢じり部Ｗ１ｂは、第一矢じり部Ｗ１ａに対して後方に配置されている。ランス部Ｗ１ｃは、下向きに飛び出すように形成されている。第一バネ部Ｗ１は、これらの構成を利用して、ハウジングＢ１に取付けられる。第二バネ部Ｗ２は、矢じり状に形成された第一矢じり部Ｗ２ａと、同様に矢じり状に形成された第二矢じり部Ｗ２ｂと、ランス状に形成されたランス部Ｗ２ｃと、を含む。第一矢じり部Ｗ２ａ及び第二矢じり部Ｗ２ｂは、左右方向に凸となるように形成されている。第二矢じり部Ｗ２ｂは、第一矢じり部Ｗ２ａに対して後方に配置されている。ランス部Ｗ２ｃは、左右側方に一対配置され、下向きに飛び出すように形成されている。第二バネ部Ｗ２は、これらの構成を利用して、係合部形成体２３に取付けられる。各弾性接触片Ｋは、第一バネ部Ｗ１から延設され、基端から先端に向かうに伴って、コネクタＢから離間するように延びる第一構成体Ｋ１と、第一構成体Ｋ１から延設され、山なり形状に湾曲する第二構成体Ｋ２と、第二構成体Ｋ２から延設され、コネクタＢに向かって延びる第三構成体Ｋ３と、を含んでいる。第三構成体Ｋ３は、その先端側が山なり形状に湾曲して形成されている。図４（ａ）は、導通体Ｎ、係合部形成体２３（コネクタ側係合部２１）を、コネクタＢに取付けた状態を示す斜視図、図４（ｂ－１）は、（ａ）におけるＰＰ線断面図、図４（ｂ－２）は、（ａ）におけるＱＱ線断面図、図４（ｃ）は、（ａ）について後方から見た拡大斜視図を示している。ここで、図４に示すように、ハウジングＢ１及び係合部形成体２３には、導通体Ｎを取付けるための構造が設けられている。詳述すれば、図４（ｂ－１）、（ｂ－２）に示すように、ハウジングＢ１には、第一矢じり部Ｗ１ａ及び第二矢じり部Ｗ１ｂを受け入れる矢じり受け部Ｂ１ａと、ランス部Ｗ１ｃを受け入れるランス受け部Ｂ１ｂと、が設けられている。矢じり受け部Ｂ１ａは、第二バネ部Ｗ２の左右方向幅と略同じ幅を持つ略角括弧状に形成され、ハウジングＢ１の上面において、上方に向けて、かつ、前後方向に渡って設けられている。ランス受け部Ｂ１ｂは、ハウジングＢ１の上面から突設された凸状部の前方側の段差部分である。第一矢じり部Ｗ１ａは、矢じり受け部Ｂ１ａに沿うように設けられ、第二矢じり部Ｗ１ｂは、矢じり受け部Ｂ１ａに食い込むように設けられている。ランス部Ｗ１ｃは、その先端がランス受け部Ｂ１ｂに突き当たるように設けられている。なお、係合部形成体２３における矢じり受け部（図示せず）やランス受け部（図示せず）は、ハウジングＢ１における矢じり受け部Ｂ１ａやランス受け部Ｂ１ｂと略同様の構成でもって、第二バネ部Ｗ２を支持するため、図示やその説明を省略する。また、図４（ｃ）に示すように、上記各構成をコネクタＢに取付けた状態において、第三構成体Ｋ３の頂部が、ハウジングＢ１の上面と接している。そして、ハウジングＢ１の上面には、接続方向に沿って延び、第三構成体Ｋ３の先端側を摺動支持する溝部Ｌが設けられている。なお、以下、ハウジングＢ１の上面（溝部Ｌ）と接する第三構成体Ｋ３の頂部を、支持点ｐ１（図８等参照）と称する。この他、ハウジングＢ１には、その左右側縁部から上方に立設された立設部Ｂ１ｃや、各Ｂ１ｃに懸架されるように設けられた保護部Ｂ１ｄが設けられている。保護部Ｂ１ｄは、第二構成体Ｋ２の頂部（後述する押圧点ｐ２）を覆って設けられる。＜使用方法＞